[發明專利]改性的鋰離子電池正極材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201910198983.7
• 申請日: 2019-03-15
• 公開（公告）號: CN111697208A
• 公開（公告）日: 2020-09-22
• 發明（設計）人: 陳永勝;孫振賀;徐靈群;張洪濤
• 申請（專利權）人: 南開大學
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/485;H01M4/58;H01M10/0525
• 代理公司: 北京英賽嘉華知識產權代理有限責任公司 11204
• 代理人: 王達佐;洪欣

本申請提供一種改性的鋰離子電池正極材料，通過硫蒸氣處理鋰離子電池正極材料得到所述改性的鋰離子電池正極材料。本申請還提供了鋰離子電池正極材料的改性方法以及根據該方法制得的電化學性能優異的改性的鋰離子電池正極材料，另外本申請還提供了包含本申請的改性的鋰離子電池正極材料的鋰離子電池。

技術領域

本申請屬于電化學領域。具體而言，本申請涉及改性的鋰離子電池正極材料及其制備方法。

背景技術

鋰離子電池具有比能量大、工作電壓高、循環壽命長、自放電率低、無記憶效應以及環境友好等特點，因而被廣泛應用于便攜式電子設備領域。正極材料作為鋰離子電池中的重要組成部分，一直制約著鋰離子電池的大規模使用，主要表現在大倍率下放電比容量低，循環性能差，一直以來通過表面包覆改性是一種很好的改善正極材料電化學性能的方法。

Enshan Han等(Solid State Ionics,2014,255:113)通過固態反應的方法，在Li_1.17Mn_0.48Ni_0.23Co_0.12O₂表層包覆一層MgO，來改善Li_1.17Mn_0.48Ni_0.23Co_0.12O₂的循環性能，并發現包覆后的Li_1.17Mn_0.48Ni_0.23Co_0.12O₂循環性能有很大的改善。然而這僅僅是從減少活性物質與電解液直接接觸的角度對材料進行表面修飾，而沒有考慮到包覆層對材料導電性從而對倍率性能的影響。在提高循環性能的同時兼顧倍率性能的改善更有利于實現改性復合正極材料的商業化。Yanbing Cao(ACS Applied MaterialsInterfaces,2018,21:18270)通過濕法包覆的方法，在LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂的表面包覆一層聚苯胺和聚乙二醇的混合高分子層。聚苯胺具有很好的電子導電性，聚乙二醇的離子導電性很高。通過這樣的策略，同時提高正極材料的循環性能和倍率性能。由于包覆過程復雜，同時需要不可避免的后處理(例如清洗)，導致此類方法在實際應用中受到很大限制。因此需要一種能兼顧循環性能和倍率性能，同時操作簡單的方法來提高正極材料的電化學性能。

發明內容

一方面，本申請提供改性的鋰離子電池正極材料，通過硫蒸氣處理鋰離子電池正極材料得到所述改性的鋰離子電池正極材料。

在一些實施方案中，所述改性的鋰離子電池正極材料的部分氧原子被硫原子取代。

另一方面，本申請提供鋰離子電池正極材料的改性方法，其包括：使鋰離子電池正極材料經過硫蒸氣處理。

在一些實施方案中，所述硫蒸氣處理在真空下進行。

在一些實施方案中，所述硫蒸氣為通過加熱使含硫材料變為氣態。

在一些實施方案中，所述含硫材料選自硫單質、含多硫鍵的有機或無機材料、以及它們的任意組合。

在一些實施方案中，所述含硫材料為硫鏈。